В этой статье предлагается альтернативное решение для приложения, заимствованного у постоянного участника раздела Конструкторские идеи Р. Джаяпала, представленного в статье «Преобразователь тока источника 0-20 мА в ток петли 4-20 мА» [1].
Схема преобразует входной токовый сигнал 0-20 мА, создаваемый, например, некоторыми контрольно-измерительными приборами, в стандартный промышленный выходной сигнал токовой петли 4-20 мА.
Схема показана на Рисунке 1. Она основана на (очень) старом знакомом – трехвыводном регуляторе LM337. Вот как это работает.
 | |
| Рисунок 1. | Цепи управления током на основе регулятора U1 и резисторов R1–R5 преобразуют входной сигнал 0-20 мА в выходной сигнал 4-20 мА. |
Фиксированное сопротивление цепи R1 + R2 + R3, работающей параллельно с регулируемой парой R4 + R5, создает общую нагрузку 312 Ом на выход регулятора U1, напряжение на котором равно 1.25 В. В результате при нулевом входном токе ток петли, подстроенный потенциометром R5, составляет 1.25/312 = 4 мА (см. последовательность калибровки, подробно описанную ниже).
К этому добавляется ток от 0 до 16 мА, полученный из входного тока 0-20 мА путем расщепления тока в соотношении 4:1, обеспечиваемого делителем тока, образованным цепочкой R1/R2/R3 и точно подстроенным потенциометром R2 (аналогично, калибровка описана ниже).
Обратите внимание, что 4 мА ниже гарантированного минимального тока стабилизации для LM337. На самом деле, большинство из них будут работать и при вдвое меньшем токе, но вам может попасться прожорливый вариант. Так что просто имейте это в виду.
Результатом является точное преобразование входного тока 0-20 мА в ток петли 4-20 мА. Точность и стабильность преобразования не зависят от сопротивления движка подстроечного резистора R2 благодаря несколько необычной топологии входной цепи.
Калибровка представляет собой четырехэтапную линейную (однопроходную, без итераций) последовательность:
- Подайте на вход ток 0.0 мА.
- Регулировкой R5 установите ток петли 4.00 мА.
- Подайте на вход ток 20.0 мА.
- Регулировкой R2 установите ток петли 20.00 мА.
Готово.
Входное напряжение составляет минус 1.0 В. На выходной петле падает напряжения от 4 В (минимум) до 40 В (максимум). Максимальная температура окружающей среды, при которой микросхему U1 можно использовать без радиатора, равна 100 °C. Резисторы должны быть прецизионными, а подстроечные резисторы – многооборотными металлокерамическими или аналогичными.